光電檢測實驗(新)王孟祿 張忠鎖(1)

1、光電檢測技術(shù)實驗講義王孟祿 張忠鎖河南大學(xué)物理與電子學(xué)院測控工程系2012年1月目 錄實驗一 光敏電阻特性測試及分析 .3 實驗二 光敏二極管、光敏三極管特性測試 .7 實驗三 紅外光電報警系統(tǒng)設(shè)計 .10 實驗四 光纖溫度傳感器實驗 .15 實驗五 光纖壓力傳感器實驗 .18 實驗六 紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計 .21 實驗七 光纖位移實驗 .25 實驗八 熱釋電傳感器實驗 .28 實驗九 光電技術(shù)創(chuàng)新實驗(選作) .（見資料） 實驗一 光敏電阻特性測試及分析一、實驗?zāi)康?、了解光敏電阻的基本特性和基本應(yīng)用；2、掌握光敏電阻的工作原理及特性測試的方法。二、實驗內(nèi)容1、光敏電阻的暗電阻、亮電阻、光電阻；

2、2、光敏電阻的暗電流、亮電流、光電流；3、光敏電阻的光譜特性；4、伏安特性；5、光電特性；6、溫度特性。三、實驗原理在光照作用下，能使物體的的電導(dǎo)率改變的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成，其電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目增加，電導(dǎo)率增加使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子空穴對就越多，阻值就愈低。入射光消失，電子-空穴對逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換。1.光敏電阻的結(jié)構(gòu)與接

3、線圖：如下圖所示。2.光敏電阻的主要參數(shù)（1） 暗電阻:光敏電阻在不受光照射時的阻值稱為暗電阻， 此時流過的電流稱為暗電流。（2）亮電阻：光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流。（3）光電流：亮電流與暗電流之差稱為光電流。（4）光譜范圍、峰值波長和時間常量等。3、光敏電阻的種類根據(jù)光敏電阻的光譜特性，制作光敏電阻的材料不同，可分為三種光敏電阻器：（1）紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。（2）紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛、銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通

4、信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。（3）可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機(jī)械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。4、光敏電阻的基本特性（1）伏安特性：在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。圖46-2為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。由圖可見，光敏電阻在一定的電壓范圍內(nèi)，其曲線為直線。（2）光電特性：光敏電阻的光

5、照特性是描述光電流和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系，不同材料的光照特性是不同的，絕大多數(shù)光敏電阻光照特性是非線性的。圖46-3為硫化鎘光敏電阻的光照特性。（3）光譜特性：光敏電阻對入射光的光譜具有選擇作用，即光敏電阻對不同波長的入射光有不同的靈敏度。光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光敏電阻的光譜特性，亦稱為光譜響應(yīng)。圖46-4 為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。 對應(yīng)于不同波長，光敏電阻的靈敏度是不同的，而且不同材料的光敏電阻光譜響應(yīng)曲線也不同。光電流（或電壓）與入射單色光輻射能量之比稱為光譜響應(yīng)率，不同波長的的光譜響應(yīng)率連接起來，即為光譜響應(yīng)曲線，將光譜響應(yīng)函數(shù)最大值歸一化為1，得到相對光譜

6、響應(yīng)曲線，即相對靈敏度與波長的關(guān)系曲線光譜特性曲線。（4）頻率特性：實驗證明，光敏電阻的光電流不能隨著光強(qiáng)改變而立刻變化，即光敏電阻產(chǎn)生的光電流有一定的惰性，這種惰性通常用時間常數(shù)表示。 大多數(shù)的光敏電阻時間常數(shù)都較大， 這是它的缺點之一。 不同材料的光敏電阻具有不同的時間常數(shù)(毫秒數(shù)量級)， 因而它們的頻率特性也就各不相同。 圖46-5為硫化鎘和硫化鉛光敏電阻的頻率特性。（5）溫度特性：光敏電阻和其它半導(dǎo)體器件一樣，受溫度影響較大。溫度變化時，影響光敏電阻的光譜響應(yīng)，同時光敏電阻的靈敏度和暗電阻也隨之改變，尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。圖46-6為硫化鉛光敏電阻的光譜溫度

7、特性曲線，它的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。四、實驗儀器實驗板、穩(wěn)壓電源、萬用表、光敏電阻、各種光源。五、實驗步驟1、測試光敏電阻的暗電阻、亮電阻、光電阻。用遮光罩將光敏電阻完全遮蓋，用萬用表測得的電阻值為暗電阻；移開遮光罩，在環(huán)境光照下測得的電阻值為亮電阻；暗電阻與亮電阻之差為光電阻。光電阻越大，則靈敏度越高。數(shù)據(jù)計入表1。2、測試光敏電阻的暗電流、亮電流、光電流。按照圖1接線，電源可選用10V，RL為1.9k，分別在暗光和正常環(huán)境光照下測出I暗、I亮，或測出RL端電壓U暗和U亮 ，則暗電流I暗 = U暗 RL ，亮電流I亮 = U亮 RL 。亮電流與暗電流之差稱為光電流，光電流越大則

8、靈敏度越高。數(shù)據(jù)計入表1。 圖1 光敏電阻的測量電路 圖2發(fā)光二極管電路表1 光敏電阻 型號暗電阻（M）亮電阻（k）光電阻（）暗電流(mA)亮電流(mA)光電流(mA)3、光敏電阻的光譜特性當(dāng)不同波長的入射光照到光敏電阻的光敏面上，光敏電阻就有不同的靈敏度。更改發(fā)光光源，用高亮度LED（紅、黃、綠、藍(lán)、白）作為光源，一般發(fā)光二極管通過的最大電流為2030mA。發(fā)光二極管驅(qū)動電路如圖2連接為：+12V680LED+ LED- 地。依次將各發(fā)光管接入光電器件模板上的發(fā)光管插座，（各種光源的發(fā)光亮度可用照度計測得并可調(diào)節(jié)發(fā)光管電路使之光照度一致）。分別測出光敏電阻在各種光源照射下的光電流，將測得的數(shù)

9、據(jù)記入表2，據(jù)此作出大致的光譜特性曲線。表2 光源紅黃綠藍(lán)白暗電流（mA）     亮電流（mA）光電流（mA）4、伏安特性在一定光照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系。按照圖1分別測得對應(yīng)偏壓的亮電流，將所測得的結(jié)果計入表3，作出V/I曲線。 表3偏壓2V4V6V8V10V12V亮電流（mA）      5、光電特性在一定的電壓作用下，光敏電阻的光電流與照射光通量的關(guān)系為光電特性。依次調(diào)節(jié)LED的工作電壓，改變LED發(fā)光強(qiáng)度，測得光電流，數(shù)據(jù)計入下表4。定性

10、分析光電流與光強(qiáng)的關(guān)系。表4光通量光通量1（4V）光通量2（6V）光通量3（8V）光通量4（10V）光電流（mA）    6、溫度特性光敏電阻與其他半導(dǎo)體器件一樣,性能受溫度影響較大。隨著溫度的升高電阻值增大,靈敏度下降。請按圖1測試電路，觀察常溫下和加溫(可用電烙鐵靠近加溫或用電吹風(fēng)加溫，電烙鐵切不可直接接觸器件)后，光電流的變化。實驗二 光敏二極管、光敏三極管特性測試一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)和掌握光敏二極管、光敏三極管的工作原理；2、學(xué)習(xí)和掌握光敏二極管、光敏三極管的基本特性；3、學(xué)習(xí)和掌握光敏二極管、光敏三極管的基本應(yīng)用。二、實驗內(nèi)容1、測試光敏二極管

11、的暗電流；2、測試光敏二極管、光敏三極管光電流；3、測試光敏二極管的靈敏度；4、測試光敏二極管的光譜特性。三、實驗原理光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的 , 其管芯是一個具有光敏特征的 PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦?， 工作時需加上反向電壓 。 無光照時 , 有很小的飽和反向漏電流 , 即暗電流 ，此時光敏二極管截止 。 當(dāng)受到光照時 , 飽和反向漏電流大大增加 ， 形成光電流 , 它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。光敏二極管結(jié)構(gòu)見下圖。光敏三極管是具有NPN或PNP結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管，結(jié)構(gòu)與普通三極管類似。但它的引出電極通常只有兩個，入射光主要被面積做得較大的基區(qū)所吸收。光敏三極管的結(jié)構(gòu)與工作電路如

12、圖（11）所示。集電極接正電壓，發(fā)射極接負(fù)電壓。集電極電流受光的控制，入射光越強(qiáng)，集電極電流越大。四、實驗所需儀器設(shè)備光敏二極管、光敏三極管、穩(wěn)壓電源、負(fù)載電阻、遮光罩、光源、萬用表、微安表。五、實驗步驟1、光敏二極管特性測試（1）光敏二極管的極性判斷在無光照情況下，用萬用表1k擋，光電二極管正向電阻約10k左右，反向電阻為時，這管子是好的(反向電阻不是時說明漏電流大)；有光照時，反向電阻隨光照強(qiáng)度增加而減小，阻值可達(dá)到幾k或1k以下，則管子是好的；若反向電阻都是或為零，則管子是壞的。（2）暗電流測試按圖7接線,電源電壓10V, RL為1.9k，注意光敏二極管是工作在反向工作電壓的。用遮光罩蓋

13、住光電器件,打開電源，用500型萬用表50A檔測量，微安表顯示的電流值即為暗電流，或用萬用表200mV檔測得負(fù)載電阻RL上的壓降U暗，則暗電流I暗=U暗/RL。 一般鍺光敏二極管的暗電流要大于硅光敏二極管暗電流數(shù)十倍?？稍谠嚰遄细鼡Q其他光敏二極管進(jìn)行測試比較。將測試數(shù)據(jù)計入表1。（3）光電流測試取走遮光罩，讀出微安表上的電流值,或用萬用表200mv檔測得RL上的壓降U光,光電流I光= U光/RL,如光電流較大，可減小工作電壓或加大負(fù)載電阻。將測試數(shù)據(jù)計入表1。（4）光電特性測試改變照射光源強(qiáng)度或改變光源相對于光敏器件的距離，觀察光電流的變化情況。（5）光譜特性測試不同材料制成的光敏二極管對

14、不同波長的入射光反應(yīng)靈敏度是不同的。由圖8可以看出，硅光敏二極管的響應(yīng)峰值約為0.41.0m，鍺光敏二極管的響應(yīng)峰值約為0.61.8m。試用各色發(fā)光LED光源光照射光敏二極管，測得光電流并將測試數(shù)據(jù)填入表2。據(jù)此作出大致的光譜特性曲線。圖8 光敏二極管的光譜特性曲線2、光敏三極管特性測試（1）判斷三極管C、E極性方法是用萬用表歐姆20M測試檔，測得管阻小的時候，（數(shù)字萬用表）紅表棒端觸腳為C極，黑表棒為E極。（2）暗電流測試按圖11接線，穩(wěn)壓電源用12V，調(diào)整負(fù)載電阻RL阻值，使光敏器件被遮光罩蓋住時微安表顯示有電流，這即為光敏三極管的暗電流，或是測得負(fù)載電阻RL上的壓降U暗，暗電流ICEO=

15、U暗/RL。（如是硅光敏三極管，則暗電流可能要小于10-9A，一般不易測出）。將測試數(shù)據(jù)計入表3（3）光電流測試按圖11接線，取走遮光罩，即可測得光電流I光。通過實驗比較可以看出，光敏三極管與光敏二極管相比，把光電流進(jìn)行了放大，具有更高的靈敏度。將測試數(shù)據(jù)計入表3。（4）其它特性測試方法與光敏二極管類似（選作）。六、數(shù)據(jù)處理表1 光敏二極管 型號暗電流(A)光電流(A)12表2 光源紅外紅黃綠藍(lán)白光電流      光敏三極管型號暗電流(A)光電流 (A)1 2 表3注意事項:實驗中暗電流測試時，最高反向工作電壓受儀器電壓條件

16、限制，硅光敏二極管暗電流很小，有可能不易測得。測試光電流時要緩慢的改變光照度，以免測試電路中的微安表指針打表。實驗三 紅外光電報警系統(tǒng)設(shè)計光電報警系統(tǒng)是采用砷化鎵發(fā)光管組成的發(fā)射系統(tǒng)，在發(fā)射和接收系統(tǒng)之間有紅外光束警戒線。當(dāng)警戒線被阻斷時，接收系統(tǒng)發(fā)出報警信號。要求系統(tǒng)在給定器件的條件下作用距離盡可能遠(yuǎn)。一、實驗?zāi)康?、了解紅外砷化鎵發(fā)光二極管與光電二極管的具體應(yīng)用2、了解主動式光電報警系統(tǒng)設(shè)計原理3、設(shè)計紅外光電報警系統(tǒng)。4、對影響光電探測性能的各種參數(shù)進(jìn)行探討，以求最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)的探測能力二、實驗儀器 1、光電報警綜合應(yīng)用實驗箱 2、示波器 3、萬用表 三、實驗原理（電路圖見P32）1

17、、光電報警系統(tǒng)設(shè)計原理光電報警系統(tǒng)是一種重要的監(jiān)視系統(tǒng)，目前其種類已經(jīng)日益增多。有對飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)入侵進(jìn)行的報警系統(tǒng)，也有對機(jī)場、重要設(shè)施或危禁區(qū)域防范進(jìn)行報警的系統(tǒng)。一般說來，被動報警系統(tǒng)的保密性好，但是設(shè)備比較復(fù)雜；而主動報警系統(tǒng)可以利用特定的調(diào)制編碼規(guī)律，達(dá)到一定的保密效果，設(shè)備比較簡單。本系統(tǒng)可由圖1所示的五個部分組成。調(diào)制電源為紅外發(fā)射二極管提供按一定規(guī)律變化的調(diào)制電流，使發(fā)光管發(fā)出紅外調(diào)制光，在一定距離以外用光電二極管接收調(diào)制光。轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)放大，檢波后控制報警器，全部實驗電路自擬。下面對調(diào)制電源和檢波、報警電路各舉一個簡單的例子，也可以選用系統(tǒng)中。圖1 光電報警原理方框圖

18、（1）用NE555定時器構(gòu)成多諧振蕩器作調(diào)制電源圖2 NE555定時器構(gòu)成多諧振蕩器NE555集成電路用它構(gòu)成占空比為50%的多諧振蕩器原理圖如圖2所示。下面對照電路圖簡述其工作原理及參數(shù)選擇。在前半周期，VCC通過R2、D對C1充電，由于二極管D的作用，電流不經(jīng)過R1，因此其充電時間T1為：而在后半周期，電容放電時，二極管反向電阻無窮大，555內(nèi)部的三極導(dǎo)通，電流通過R1至7腳直接放電，此時其放電時間T2為：當(dāng)A點電壓上升到上限閾值電壓（約）時，定時器輸出翻轉(zhuǎn)成低電平。這時，A點電壓將隨放電而按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)A點下降到下限閾值電壓（約）時，定時器輸出又變成高電平，調(diào)整、的電阻值得到嚴(yán)格的方

19、波輸出。當(dāng)R1=R2時，輸出為方波信號。其輸出頻率為：參考值：R1 = 5.6K R2 = 5.6K C1 =0.1µFf用NE555組成振蕩器來作紅外發(fā)射信號時，由于紅外發(fā)光管BT401的工作電流在30mA以上，因此要加一個三極管驅(qū)動電路。使輸出電流大于或等于紅外發(fā)光管的最小工作電流。其驅(qū)動電路的參考電路圖如下圖3。 圖3 紅外發(fā)光二極管驅(qū)動電路（2）信號放大、檢波、比較（判決）參考電路原理電路如圖4所示，先用OP07CP(運算放大器)構(gòu)成一個放大電路，將光敏二極管所接收的電流信號放大。再用構(gòu)成一個比較器，放大器的正端加2V左右偏壓，負(fù)端加信號電壓。當(dāng)光線未被阻斷時，從放大器來的交

20、流信號經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)R9C2低通濾波器后得到直流電壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于或等于正輸入端電位。則放大器輸出電壓為負(fù)電壓，LED截止，報警器不發(fā)聲；當(dāng)光線被阻斷時，信號消失，放大器只有正端加正電壓，輸出為正電壓，LED發(fā)光，報警器發(fā)聲，以示報警。電阻是LED的限流電阻。在檢波電路部分,C1為隔直電容,濾除電路或環(huán)境所帶來的直流成分,也可以通過提高判決電平的高低來濾除直流成分的干擾。參數(shù)值：R1：1K R2：1KR3：100K R4：100KR5：1K W1：10KC1：0.1uF C2：1uF 圖4 報警用參考電路（3）報警保持電路阻斷發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的紅外光束時，比較器的輸

21、出變?yōu)楦唠娖剑?dāng)發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的紅外光恢復(fù)時，輸出又變?yōu)榈碗娖?；如果用手晃過，阻斷的時間非常短，要讓報警系統(tǒng)持續(xù)報警，就應(yīng)在比較器的輸出加上報警保持電路。74HC74為雙D觸發(fā)器，是上跳沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，帶有預(yù)置、清零輸入。當(dāng)紅外線阻斷結(jié)束，D觸發(fā)器輸出仍保持高電平，系統(tǒng)持續(xù)報警，直至清零。 2、注意事項1、實驗過程中，未經(jīng)指導(dǎo)老師的許可，請勿隨意拆開光通路組件，以免損壞光學(xué)器件。2、實驗過程中，請勿帶電連線，以免燒壞電子元器件。3、紅外發(fā)射二極管組件及光敏二極管的結(jié)構(gòu)組件中，P、N極分別與紅和黑的接插件相連。4、報警保持電路中的聲音報警使用的是揚聲器發(fā)聲，發(fā)光報警是使用發(fā)光二極管發(fā)光

22、，二者電路上是獨立的，可并聯(lián)使用。在實驗調(diào)試過程中，建議使用發(fā)光報警模式，以免實驗過程中影響其他人實驗。四、實驗步驟1、紅外發(fā)光二極管驅(qū)動電流測試實驗（1）安裝好光發(fā)射裝置和光接收裝置，并且使紅外發(fā)光二極管與光電二極管在同一水平線上。（2）將光源調(diào)制單元的T1（LED+）和電流表的“+”極相連，將電流表的“-”極與光發(fā)射器件的P極相連，光源調(diào)制單元的T2（LED-）與光發(fā)射器件的N極相連。光源調(diào)制單元J2上的短路塊與C9電容相連。（注：C9，C15，C13的電容值分別為473(0.047uF)，103(0.01uF)，472(0.0047uF)）（3）打開電源開關(guān)，再打開直流開關(guān)，發(fā)光二極管D

23、4、D5亮。用示波器測試光源調(diào)制單元的調(diào)制信號TP1，調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器使得調(diào)制波形為1：1的方波信號。（4）讀出電流表的讀數(shù)，即為此時紅外發(fā)光二極管的驅(qū)動電流。（5）將光源調(diào)制單元J2 上的短路塊分別與103和472相連，用同樣的方法測試出相應(yīng)的紅外發(fā)光二極管的驅(qū)動電流。并進(jìn)行比較。電容選擇473103472驅(qū)動電流（mA）（6）實驗完成，關(guān)閉直流開關(guān)與電源開關(guān)，將短路塊與473電容相連，拆除各導(dǎo)線。（結(jié)論：改變驅(qū)動頻率時，發(fā)光二極管的驅(qū)動電流也隨之改變）2、信號檢波設(shè)計光電報警系統(tǒng)實驗 （1）安裝好光發(fā)射裝置和光接收裝置：并且使紅外發(fā)光二極管與光電二極管在同一水平線上。（2）連接LED、PD

24、：將光源調(diào)制單元的T1（LED+）和T2（LED-）分別與光發(fā)射單元的P極和N極相連，光接收單元的P極和N極分別與T3（PD+）和T4（PD-）。光源調(diào)制單元J2上的短路塊與C9電容相連。（3）連接整流、濾波、比較電路：按如圖5所示的電路圖連接電路，在設(shè)計模塊中取不同的電阻、電容值，使用連接導(dǎo)線連接出電路。圖中C2為濾波電容，通過D1整流，C2濾波后得直流信號，R6和R7組成比較電平，當(dāng)濾波所得到直流信號高于比較電平時，輸出為高電平。（4）連接放大輸出T5到下圖中的接入端，輸出端接入報警保持的輸入端T10，T11接入報警保持電路T50。（5）打開電源開關(guān)，再打開直流開關(guān)，發(fā)光二極管D4、D5亮

25、，用示波器測試光源調(diào)制單元的調(diào)制信號TP1，調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器使得調(diào)制波形為1：1的方波信號。 C2=1uF R9=100K R6=5.1K R7=2.2K圖5 光電報警電路簡易設(shè)計圖（6）測量比較器LF353同相端電壓,調(diào)節(jié)放大電路增益（電位器調(diào)節(jié)），使LF353反相端電壓略高于同相端,此時發(fā)光二極管不發(fā)光，分析原因。（7）用手或其它物體阻斷光發(fā)射與光接收之間的警戒線時，報警電路模塊的發(fā)光二極管會亮，按下報警保持模塊的輕觸開關(guān)，發(fā)光二極管會熄滅。若實驗不成功，檢查各部分的連線情況重新實驗。（8）聲音報警：關(guān)閉直流電源，將T50與T52相連。打開直流開關(guān)，用手或其它物體阻斷光發(fā)射與光接收之間的警

26、戒線時，報警電路模塊會同時發(fā)光報警和聲音報警，光電報警設(shè)計完成。（9）實驗完成，關(guān)閉直流電源和交流電源，拆除各導(dǎo)線。3、自擬紅外報警系統(tǒng)實驗（選作）自擬一套紅外報警系統(tǒng)原理圖，將所設(shè)計的原理圖以及元器件的參數(shù)記錄如下，并用實驗證明之。五、思考題1、為了提高作用距離，光源調(diào)制頻率和占空比如何取值？2、當(dāng)攔截光束的目標(biāo)運動較快或較慢，電路參數(shù)應(yīng)如何考慮才能保證正常報警。實驗四 光纖溫度傳感一、實驗?zāi)康?、了解并掌握傳導(dǎo)型光纖溫度傳感器工作原理及其應(yīng)二、實驗內(nèi)容1、傳導(dǎo)型光纖溫度傳感光學(xué)系統(tǒng)組裝調(diào)試實驗2、發(fā)光二極管驅(qū)動及探測器接收實驗3、傳導(dǎo)型光纖溫度傳感器測溫度原理實驗三、實驗儀器1、光纖溫度傳

27、感器實驗儀 1臺2、集成溫度傳感器 1個3、光纖 1根四、實驗原理(電路圖見P32)1、光纖傳感器光纖傳感器分為兩大類：一類是功能型（傳感型）傳感器; 另一類是非功能型（傳輸型）傳感器。 功能型光纖傳感器：是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件, 被測量對光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M(jìn)行調(diào)制, 使傳輸?shù)墓獾膹?qiáng)度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化, 再通過對被調(diào)制過的信號進(jìn)行解調(diào), 從而得出被測信號。光纖既是敏感元件又傳輸光信息。多采用多模光纖，優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高。缺點：須用特殊光纖，成本高。典型例子：光纖陀螺、光纖水聽器等。傳輸型光纖傳感器：是利用其它敏感元件感受被測量的變化, 光纖僅作為信息的傳輸介

28、質(zhì)，僅起導(dǎo)光作用，常采用單模光纖。優(yōu)點：無需特殊光纖及其他特殊技術(shù)；比較容易實現(xiàn)，成本低。缺點：靈敏度較低。實用化的大都是傳輸型的光纖傳感器。在傳輸型光纖溫度傳感器中，光纖本身作為信號的傳輸線，利用溫度電光光電的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)溫度的測量。主要應(yīng)用在惡劣環(huán)境中，用光纖代替普通電纜傳送信號，可以大大提高溫度測量系統(tǒng)的抗干擾能力，提高測量精度。2、集成溫度傳感器集成溫度傳感器將溫敏晶體管與相應(yīng)的輔助電路集成在同一芯片上，它能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，一般用于50+150之間測量，溫敏晶體管是利用管子的集電極電流恒定時，晶體管的基極發(fā)射極電壓與溫度成線性關(guān)系。為克服溫敏晶體管電壓產(chǎn)生的離散性，

29、采用了特殊的差分電路。集成溫度傳感器有電壓型和電流型兩種，電流型集成溫度傳感器在一定溫度下相當(dāng)于一個恒流源。因此它具有不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾，具有良好的線性特性。本實驗采用的是國產(chǎn)的AD590。它只需要一種電源（+4V+30V）。即可實現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻即可實現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。它使用方便且電流型比電壓型的測量精度更高。3、白色發(fā)光二極管及其驅(qū)動發(fā)光機(jī)理：單芯片白色LED是一種含InGaN活性層的CaN發(fā)光二極管,它主要有兩種發(fā)光機(jī)理：一種是結(jié)合藍(lán)色LED和黃磷,通過藍(lán)光和磷發(fā)射的黃光的混合產(chǎn)生白光;另一種是通過紫外光LED和紅、藍(lán)、綠磷的組合

30、產(chǎn)生白光。 特性：白色LED的主要特性有：正向壓降為35 V;發(fā)光效率大于20lmW,優(yōu)于白熾燈泡,次于熒光燈驅(qū)動：驅(qū)動白色LED需要一個恒流源,電流一般為15mA20mA。LED的亮度依賴于其正向電流。4、溫控器溫控器是調(diào)控一體化智能溫度控制儀表，采用先進(jìn)單片微機(jī)作主機(jī)，控制方式采用模糊理論和傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合的控制方式進(jìn)行控制，使控制過程具有響應(yīng)快、超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)精度高等優(yōu)點。本儀表已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、陶瓷、輕工、冶金、石化、熱處理等行業(yè)的溫度。調(diào)節(jié)：SV設(shè)置溫度，PV實際溫度。5、光纖溫度傳感器裝置系統(tǒng)框圖實際溫度顯示溫度源溫度傳感器溫度信號處理驅(qū)動發(fā)光二極管探測器接收探測

31、信號處理測量溫度顯示光纖傳輸圖1 光纖溫度傳感原理電路說明：集成溫度傳感器測量電路：溫度傳感器與R2組成，檢測輸出信號為R2兩端電壓u2穩(wěn)壓電路：R1、Z組成，經(jīng)WTI調(diào)節(jié)輸出電壓為u1差動運算放大電路：UO = ( u2 - u1) , WTI改變運算放大器輸入電壓大小，WT2改變Au電壓跟隨器：驅(qū)動電路：同相輸入運算放大：UO =( 1+ui ,W量程 調(diào)節(jié)Au ，W零點 調(diào)節(jié)：當(dāng)輸入電壓為零時（遮蓋光電二極管接收孔），輸出為零。運算放大器的輸入端都要求對稱工作，但實際的運算放大器輸入級差分放大器的對管不會完全對稱，一般當(dāng)Ui=0時，Uo0(零點漂移)。為使輸出電壓為零，需在輸入端加補(bǔ)償電

32、壓，用調(diào)零電位器調(diào)節(jié)，即在放大電路中進(jìn)行調(diào)零。五、注意事項1、不得隨意搖動和插拔面板上元器件和芯片，以免損壞，造成實驗儀不能正常工作。2、光纖傳感器彎曲半徑不得小于3cm，以免折斷。3、在使用過程中，出現(xiàn)任何異常情況，必須立即關(guān)機(jī)斷電以確保安全。六、實驗步驟1、傳導(dǎo)型光纖溫度傳感光學(xué)系統(tǒng)組裝調(diào)試實驗1、集成溫度傳感器插入主機(jī)箱面板上散熱塊，連線按照顏色對應(yīng)接入主機(jī)箱溫度傳感器接口。光纖兩端分別插入實驗儀面板發(fā)射接收處孔。2、將主機(jī)箱上的輸出“Uo”、“”和電壓表的“+”、“-”相連，“mA”上下兩個插孔按顏色對電流表的“+”、“-” 輸入插孔。3、打開主機(jī)箱電源，再打開溫控儀電源開關(guān)和致冷器開

33、關(guān)。調(diào)節(jié)溫度，觀察電壓表變化情況，分析原理，系統(tǒng)組裝完成。4、關(guān)閉電源。2、發(fā)光二極管驅(qū)動及探測器接收實驗1、集成溫度傳感器插入主機(jī)箱面板上散熱塊，連線按照顏色對應(yīng)接入主機(jī)箱溫度傳感器接口。2、打開主機(jī)箱電源，再打開溫控儀電源開關(guān)和致冷器開關(guān)。取出發(fā)射端光纖，觀察發(fā)光二極管發(fā)光，發(fā)光二極管發(fā)出的光很耀眼，不要用眼直視。慢慢插入發(fā)射端光纖至底，插入過程中觀察電壓表變化，并分析變化原因。根據(jù)實驗儀面板上探測器接收電路圖示分析探測器工作原理。3、關(guān)閉電源。3傳導(dǎo)型光纖溫度傳感器測溫度原理實驗1、集成溫度傳感器插入主機(jī)箱面板上散熱塊，連線按照顏色對應(yīng)接入主機(jī)箱溫度傳感器接口。光纖兩端分別插入實驗儀面板

34、發(fā)射接收處孔。2、將主機(jī)箱上的輸出“Uo”、“”和電壓表的“+”、“-”相連，“mA”上下兩個插孔按顏色對電流表的“+”、“-” 輸入插孔。3、打開主機(jī)箱電源，再打開溫控儀電源開關(guān)和致冷器開關(guān)。4、定標(biāo)過程a設(shè)置溫控儀的控制溫度為60，待加熱至60時，調(diào)節(jié)WT2，使電流表顯示值為8mA左右。b設(shè)置溫控儀的控制溫度為10，待冷卻至10時，調(diào)節(jié)WT1，使電流表顯示值為4mA左右。重復(fù)步驟a、b，使溫度在1060之間變化時，電流表能在4mA8mA之間變化。注:最大電流8mA和最小電流4mA并不絕對限制，但要保證最大電流不得超過20mA，最小電流要保證發(fā)光器件能夠正常發(fā)光。 5、接收端運放調(diào)零及增益調(diào)

35、節(jié)。6、溫度從10開始，儀表每隔5，記錄一次電壓表讀數(shù)。當(dāng)溫度加熱與冷卻平衡時，即溫控儀的顯示的溫度穩(wěn)定不變時，記下主機(jī)箱電壓表的讀數(shù),填入下表，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作實驗曲線。表1溫控儀()10152025505560電壓表(V)七、實驗思考題你認(rèn)為造成溫度值和電壓表讀數(shù)不是完全成線性的原因有哪些？- 17 - 實驗五 光纖壓力實驗一、實驗?zāi)康?、了解并掌握傳導(dǎo)型光纖壓力傳感器工作原理及其應(yīng)用二、實驗內(nèi)容1、傳導(dǎo)型光纖壓力傳感光學(xué)系統(tǒng)組裝調(diào)試實驗2、發(fā)光二極管驅(qū)動及探測器接收實驗3、傳導(dǎo)型光纖壓力傳感器測壓力原理實驗三、實驗儀器1、光纖壓力傳感器實驗儀 1臺2、氣壓計 1個3、氣壓源 1套4、光纖

36、 1根四、實驗原理1、壓力傳感器壓力傳感器種類繁多，其中常用的壓阻式壓力傳感器有：應(yīng)變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、壓電式壓力傳感器等。本實驗所用的壓力傳感器是硅壓阻式壓力傳感器，型號為BP300T。硅壓阻式壓力傳感器工作原理：硅壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的。在硅膜片特定方向上擴(kuò)散4個等值的半導(dǎo)體電阻，并連接成惠斯通電橋，如圖1所示，作為力電變換器的敏感元件。當(dāng)膜片受到外界壓力作用，4個橋臂電阻中2個阻值增加，另兩個阻值減小，電橋失去平衡。若對電橋加激勵電源（恒流和恒壓），便可得到與被測壓力成正比的輸出電壓，從而達(dá)到測量壓力的目的。 2、光纖：為傳輸型光纖，僅

37、傳輸光信號。3、光纖壓力傳感器裝置系統(tǒng)框圖本實驗所使用的光纖壓力傳感器是一種傳光型的復(fù)合型光纖傳感器。光纖本身作為信號的傳輸線，在實驗過程中實現(xiàn)了壓力電光光電的轉(zhuǎn)換，如圖2。實際壓力顯示氣壓源壓力傳感器壓力信號處理驅(qū)動發(fā)光二極管探測器接收探測信號處理測量壓力顯示光纖傳輸圖1 硅力敏電阻構(gòu)成電橋 圖2 光纖壓力傳感原理系統(tǒng)框圖電路說明硅壓阻式壓力傳感器：型號為BP300T。WP1與射隨器：改變差動運放反相端輸入電壓，即改變差動輸入電壓的大小，從而改變運放輸出電壓。WP2：改變運放的電壓放大倍數(shù)。電壓跟隨器、驅(qū)動電路、同相輸入運算放大。五、實驗步驟1、氣壓源裝置組裝（1）空氣壓縮機(jī)輸出口接氣袋輸入

38、端，氣袋輸出端通過三通一端接氣壓表，另一端接入主機(jī)箱引壓口，如下圖：控制閥流量計緩沖氣袋氣壓源三通壓力顯示主機(jī)箱引壓口.+（2）打開主機(jī)箱電源，再打開氣壓電源開關(guān)，調(diào)節(jié)氣壓（氣壓表監(jiān)測氣壓大?。^察電壓表變化情況，系統(tǒng)組裝完成。（3）關(guān)閉電源。2、發(fā)光二極管驅(qū)動及探測器接收實驗（1）安裝氣壓源裝置以及連線請參照實驗步驟1。（2）光纖兩端分別插入實驗儀面板發(fā)射接收處孔。（3）將主機(jī)箱上的輸出“Uo”、“”和電壓表的“+”、“-”相連，“mA”上下兩個插孔按顏色對電流表的“+”、“-” 輸入插孔。（4）打開主機(jī)箱電源，再打開氣壓電源開關(guān)。取出發(fā)射端光纖，觀察發(fā)光二極管發(fā)光，發(fā)光二極管發(fā)出的光很耀

39、眼，不要用眼直視。慢慢插入發(fā)射端光纖至底，插入過程中觀察電壓表變化，并分析變化原因。根據(jù)實驗儀面板上探測器接收電路圖示分析探測器工作原理。3、傳導(dǎo)型光纖壓力傳感器測壓力原理實驗（1）定標(biāo)過程a調(diào)節(jié)氣壓為20KPa（氣壓表監(jiān)測氣壓大?。?，待指針穩(wěn)定后調(diào)節(jié)WP2使電流表顯示值為8mA。b調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計旋鈕設(shè)置氣壓為4KPa，待指針穩(wěn)定后調(diào)節(jié)WP1使電流表顯示值為4mA。重復(fù)步驟a、b，氣壓在4KPa20KPa之間變化時，電流表能在4mA8mA之間變化。注:該過程為定標(biāo)過程，最大電流8mA和最小電流4mA并不絕對限制，但要保證最大電流不得超過20mA，最小電流要保證發(fā)光器件能夠正常發(fā)光。（2）接收端

40、運放調(diào)零及增益調(diào)節(jié)。（3）氣壓從7KPa開始，根據(jù)表1，記錄主機(jī)箱電壓表讀數(shù)（待氣壓表指針穩(wěn)定后再讀數(shù)）,填入下表1，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作特性曲線。 表1壓力KPa7891012141618U(V)六、問題分析及數(shù)據(jù)處理七、實驗思考題根據(jù)你的理解，光纖壓力傳感的核心是什么？光纖壓力傳感器實驗實驗六 紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計紅外遙控與電視的遙控器原理一樣，通過發(fā)射編碼，接收解碼的方式識別所發(fā)射的數(shù)據(jù)，再對所解碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。一、實驗?zāi)康?、了解紅外砷化鎵發(fā)光二極管與光電二極管的具體應(yīng)用2、了解鎖相環(huán)的原理及應(yīng)用3、了解紅外遙控電路的設(shè)計原理4、設(shè)計紅外遙控系統(tǒng)5、對影響光電探測性能的各種參數(shù)進(jìn)行探討，以求

41、最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)的探測能力二、實驗儀器 1、光電報警綜合應(yīng)用實驗箱 1個8、示波器 1臺9、萬用表 1臺三、實驗原理(電路模塊見32)1、單路紅外遙控電路設(shè)計原理在不需要多路控制的應(yīng)用場合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。這種遙控電路不需要使用較貴的專用編譯碼器，因此成本較低。 單通道紅外遙控電路方框圖如圖6所示圖6 單路紅外遙控原理圖（1）光調(diào)制與光發(fā)射：光調(diào)制部分采用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，用它產(chǎn)生占空比為1：1的方波信號，通過調(diào)整不同的電容值而產(chǎn)生不同頻率的方波信號，即調(diào)制信號，設(shè)定不同頻率的調(diào)制信號代表不同的意義，如設(shè)定1K頻率的信號代表數(shù)字“1”，10K頻率的信

42、號代表數(shù)字“2”等等；通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射信號，由光敏二極管接收放大判決后得到原始的調(diào)制信號，再將調(diào)制信號送入鎖相環(huán)電路。若輸入的信號與鎖相環(huán)設(shè)置的中心頻率一致時，輸出為低電平，從而實現(xiàn)了單路紅外遙控的功能?？梢?，本實驗的核心即為紅外接收解調(diào)控制電路。（2）光接收與若信號放大：光敏二極管把接收的紅外光轉(zhuǎn)換成微弱的調(diào)制電信號，OP07CP(運算放大器)構(gòu)成一個放大電路，將光敏二極管所接收的電流信號放大。（3）判決電路：判決電路即比較器，LM339N為四路電壓比較器，判決電路應(yīng)用其中的一個比較器；HD74HC04P為六反向器。信號經(jīng)判決電路進(jìn)行整形、變換成幅度較大的方波信號。（4）鎖相環(huán)電路：圖

43、7為紅外接收解調(diào)控制電路。圖中，IC1是LM567。LM567是一片鎖相環(huán)電路芯片（音頻解碼器/鎖相環(huán)），采用8腳雙列直插塑封。其、腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f21/1.1RC。其、腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級低通濾波網(wǎng)絡(luò)。腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。腳所接電容的容量應(yīng)至少是腳電容的2倍。腳是輸入端，要求輸入信號25mV。腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。LM567的工作電壓為4.759V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)

44、工作過程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的腳輸入幅度25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號時，腳由高電平變成低電平，腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號；如果在器件的腳輸入音頻信號，則在腳輸出受腳輸入調(diào)制信號調(diào)制的調(diào)頻方波信號。在圖7的電路中我們僅利用了LM567接收到相同頻率的載波信號后腳電壓由高變低這一特性，來形成對控制對象的控制。 圖7 紅外接收解調(diào)控制電路弄清了LM567的基本工作原理和功能后，再來分析圖7電路便非常簡單了。IC1是紅外接收頭，它接收發(fā)射器發(fā)出的紅外信號，其中心頻率與發(fā)射器載波頻率f0相同，在輸出端OUT輸出頻率為f1的方波信號。我們調(diào)節(jié)LM567的中心頻率f2使

45、f2= f1。則當(dāng)發(fā)射器發(fā)射信號時，LM567便開始工作，腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，利用這個變化的電平便可去控制各種對象。利用圖7的電路，我們可以做成遙控開關(guān)，遙控家里的各種家用電器。 實際上，利用圖7所示的電路，我們也可以較容易地將其改造成多路遙控電路。方法是：在發(fā)射器中將改變電阻和電容的值，使之產(chǎn)生若干種頻率不同的調(diào)制信號；在接收電路中，設(shè)置若干只LM567，其輸入均來自紅外接收頭，各個LM567的振蕩頻率不同但與發(fā)射端一一對應(yīng)。這樣當(dāng)發(fā)射器按壓不同的按鈕，接入不同的調(diào)制信號時，在接收端對應(yīng)的LM567的腳的電平就會發(fā)生變化，由此形成多路控制。嚴(yán)格說來，這屬于一種頻分多路，與數(shù)字編譯碼多路控制

46、相比，缺點是調(diào)試比較復(fù)雜。但在有些場合，如在多路報警中，也有其一席之地。因在報警應(yīng)用場合中，需要解決兩路以上同時報警的問題時，用時分多路存在復(fù)雜的同步問題，在頻寬允許的情況下用頻分多路則很容易解決。2、注意事項1、實驗過程中，未經(jīng)指導(dǎo)老師的許可，請勿隨意拆開光通路組件，以免損壞光學(xué)器件。2、實驗過程中，請勿帶電連線，以免燒壞電子元器件。3、紅外發(fā)射二極管組件及光敏二極管的結(jié)構(gòu)組件中，P、N極分別與紅和黑的接插件相連。4、報警保持電路中的聲音報警使用的是揚聲器發(fā)聲，發(fā)光報警是使用發(fā)光二極管發(fā)光，二者電路上是獨立的，可并聯(lián)使用。在實驗調(diào)試過程中，建議使用發(fā)光報警模式，以免實驗過程中影響其他人實驗。

47、六、實驗步驟1、鎖相環(huán)原理及應(yīng)用測試實驗（1）調(diào)節(jié)光調(diào)制電路輸出方波信號。打開電源開關(guān)以及直流開關(guān)，光源調(diào)制單元J2上的短路塊與C9電容相連，調(diào)節(jié)光源調(diào)制電位器，并用示波器測試方波輸出的信號TP1，直到信號輸出為1：1的方波為止。將信號的幅度、頻率計入表1。（2）將光源調(diào)制模塊的T53（方波輸出）與鎖相環(huán)模塊T8（鎖相環(huán)輸入）相連。（3）鎖相測試調(diào)節(jié)鎖相環(huán)模塊的電位器，用示波器測試鎖相環(huán)芯片LM567的第5腳（該腳為鎖相環(huán)本振信號輸出端）的波形變化；同時用萬用表測試鎖相輸出端電平；當(dāng)本振信號與輸入信號頻率相等時，鎖相輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，則鎖相成功。將本振信號數(shù)據(jù)計入表1。（4）實驗完成，關(guān)

48、閉直流電源和交流電源，拆除各導(dǎo)線。表1輸入信號本振信號信號頻率（Hz）信號幅度（V）2、單路紅外遙控設(shè)計實驗（1）安裝與電路連接：a.安裝好光發(fā)射裝置和光接收裝置，并且使紅外發(fā)光二極管與光電二極管在同一水平線上。b.將光源調(diào)制單元的T1（LED+）和T2（LED-）分別與光發(fā)射單元的P極和N極相連，光接收單元的P極和N極分別與T3（PD+）和T4（PD-）。光源調(diào)制單元J2上的短路塊與473電容C9相連。c.連接放大輸出T5與判決輸入T6，T7與T8相連，輸出端T9接入下圖中的接入端（其目的為將鎖相環(huán)的輸出信號反相），輸出端接入報警電路T50。R6=5.1K R7=2.2K圖9 紅外遙控補(bǔ)充電

49、路（2）調(diào)節(jié)光調(diào)制方波信號：打開電源開關(guān)，再打開直流開關(guān)，用示波器測試光源調(diào)制單元的調(diào)制信號TP1，調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器使得調(diào)制波形為1：1的方波信號。（3）調(diào)節(jié)放大電路：調(diào)節(jié)放大模塊電位器，并用示波器測試放大輸出TP2，直到放大信號幅度調(diào)節(jié)到最大為止。（4）調(diào)節(jié)判決電路：示波器CH1測試判決輸出TP3，示波器CH2測試光源調(diào)制輸出TP1,調(diào)節(jié)判決模塊的電位器，直到TP3波形與TP1的波形一致為止。（5）調(diào)節(jié)鎖相環(huán)：調(diào)節(jié)鎖相環(huán)模塊的電位器，示波器CH1測試鎖相環(huán)芯片的5腳, 觀察調(diào)節(jié)過程中的波形變化，當(dāng)方波重合時，鎖相成功；用示波器CH2測試鎖相環(huán)輸出信號TP5，此時可以看到波形為低電平。（6）改

50、變光調(diào)制頻率，實現(xiàn)鎖相：關(guān)閉直流電源開關(guān)，改變調(diào)制信號的頻率，將光源調(diào)制單元J2的短路塊分別與電容C15和C13相連，分別得到兩種不同頻率的調(diào)制波形，打開直流開關(guān)，報警電路模塊的發(fā)光二極管不發(fā)光，說明紅外接收器不能識別其它頻率的調(diào)制信號。此時需調(diào)節(jié)鎖相環(huán)模塊的電位器，才能使得鎖相環(huán)再次鎖相。從而實現(xiàn)了單路紅外遙控實驗的設(shè)計。（7）實驗完成：關(guān)閉直流電源和交流電源，拆除各導(dǎo)線，把實驗箱還原。3、自擬紅外遙控系統(tǒng)實驗（選作）自擬一套紅外遙控系統(tǒng)原理圖，將所設(shè)計的原理圖以及元器件的參數(shù)記錄如下，并用實驗證明之。實驗七 光纖位移測試傳感器實驗一、實驗?zāi)康?、了解光纖位移傳感器工作原理及其特性。2、學(xué)習(xí)

51、并掌握光纖位移傳感器測量微小位移的方法。二、實驗內(nèi)容1、發(fā)光二極管驅(qū)動及探測器接收實驗2、光纖位移傳感器輸出信號處理實驗3、光纖位移傳感器輸出信號誤差補(bǔ)償實驗4、利用反射式光纖位移傳感器測量出光強(qiáng)隨位移變化的函數(shù)關(guān)系5、實驗誤差測量三、實驗儀器1、光纖位移傳感器實驗儀 1臺2、反射式光纖 1根四、實驗原理(電路圖見P33)圖1是光纖位移測量裝置。圖1 光纖位移構(gòu)成反射式光纖位移傳感器工作原理如圖1所示，光纖為傳光型，采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，由光源發(fā)出的光經(jīng)輸入光纖傳到端部照射至被測物，由被測物反射的光信號經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號，反射光的強(qiáng)弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系，通過對光強(qiáng)的檢測就可得知位置量的變化，因此可用于測量位移。下圖為光纖位移傳感器輸出特性曲線，分為前坡和后坡。前坡工作范圍較小，線性較好。后坡工作范圍大但線性較差。因此平時用光線位移傳感器測試位移時一般采用前坡特性范圍。電路原理